package com.dyz.baseAlgorithm.stack;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author: daiyizheng
 * @date: 2021/4/27 22:42
 * @description:
 */

//定义一个ArrayStack
class ArrayStack{
    private int maxSize;  //栈的大小
    private int[] stack;  //数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
    private int top = -1; //top表示栈顶，初始化为-1

    // 构建器
    public ArrayStack(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize-1;
    }

    //栈空
    public boolean isEmpty(){
        return top==-1;
    }
    //入栈
    public void push(int value){
        //先判断是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("栈已经满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    //出栈pop，将栈顶的数据返回
    public  int pop(){
        //先判断是否为空
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    // 显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空，没有数据~~");
            return;
        }
        // 需要从栈顶开始显示数据
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一下ArrayStack 是否正确
        // 先创建一个ArrayStack对象->表示栈
        ArrayStack stack = new ArrayStack(4);
        String key = "";
        boolean loop = true; // 控制是否退出菜单
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        while (loop) {
            System.out.println("show: 表示显示栈");
            System.out.println("exit: 退出程序");
            System.out.println("push: 表示添加数据到栈(入栈)");
            System.out.println("pop: 表示从栈取出数据(出栈)");
            System.out.println();
            System.out.println("请输入你的选择");
            key = scanner.next();
            switch (key) {
                case "show":
                    stack.list();
                    break;
                case "push":
                    System.out.println("请输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    stack.push(value);
                    break;
                case "pop":
                    try {
                        int res = stack.pop();
                        System.out.printf("出栈的数据是 %d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

class CalcStack{
    private int maxSize;//栈二点大小
    private int[] stack;//数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
    private int top = -1;//top表示栈顶，初始化为-1；

    //构造器、
    public CalcStack(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }
    //增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但是不是真正的pop
    public  int peek(){
        return stack[top];
    }

    //栈满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize;
    }

    //栈空
    public  boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }
    // 入栈-push
    public void push(int value) {
        // 先判断栈是否满
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    // 出栈-pop, 将栈顶的数据返回
    public int pop() {
        // 先判断栈是否空
        if (isEmpty()) {
            // 抛出异常
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    // 显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空，没有数据~~");
            return;
        }
        // 需要从栈顶开始显示数据
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }

    //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定，优先级使用数字表示
    //数字越大，则优先级就越高
    public int priority(int oper){
        if (oper == '*' || oper == '/'){
            return 1;
        }else if(oper == '+' || oper == '-'){
            return 0;
        }else {
            return -1;
        }
    }

    //判断是不是运算符
    public boolean isOper(char val){
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    //计算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper){
        int res = 0;//res 用于存放计算结果
        switch (oper){
            case '+':
                res = num2 + num1;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //根据前面老师思路，完成表达式的运算
        String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4";
        //创建两个栈，一个数栈，一个符号栈
        CalcStack numStack = new CalcStack(10);
        CalcStack operStack = new CalcStack(10);

        //定义需要的相关变量
        int index = 0;//用于扫描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' '; //将每次扫描得到的char 保存到ch

        String keepNum = "";//用于拼接多位数
        //开始while 循环的扫描expression
        while(true){
            //依次得到expression的每一个字符
            ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);
            //判断ch是什么，然后做相应的处理
            if(operStack.isOper(ch)){//如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if(!operStack.isEmpty()){
                    //如果符号栈有操作符，就进行比较，如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符，就需要从数栈中pop出两个数，
                    //在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，入数栈，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())){
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //把运算的结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //然后将当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }else {
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空直接入符号栈
                    operStack.push(ch); //1 + 3
                }
            }else {//如果是数，则直接入数栈
                //numStack.push(ch-48);
                //分析思路
                //1. 当处理多位数时，不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多位数
                //2. 在处理数，需要向expression的表达式的index 后再看一位，如果是数就进行扫描，如果是符号才入栈
                //3. 因此我们需要定义一个变量， 符号串，用于拼接

                //处理多位数
                keepNum += ch;

                //如果ch 已经是expression的最后一位，就直接入栈
                if(index == expression.length()-1){
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else {
                    //判断下一个字符不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符号，则入栈
                    //注意是看后一位，不是index++
                    if(operStack.isOper(expression.substring(index+1, index+2).charAt(0))){
                        //如果后一位是运算符，则入栈keepNum="1" 或者 “123”
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要的！！！，keepNum清空
                        keepNum = "";
                    }
                }

            }
            //让index+1,并判断是否扫描到expression最后
            index++;
            if(index>=expression.length()){
                break;
            }
        }
        //当表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行
        while(true){
            // 如果符号栈为空，则计算到最后的结果，数栈中只有一个数字【结果】
            if(operStack.isEmpty()){
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res); //入栈
        }

        // 将数栈的最后数，pop出，就是结果
        res = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式 %s = %d", expression, res);
    }

}